同步电动机.ppt.ppt

同步电动机 9.1 概述 9.2 同步电动机的基本工作原理 9.3 同步电动机的结构与分类 9.4 同步电动机的基本方程式和运行特性 9.5 同步电动机的起动 9.6 小功率同步电动机 9.7 稀土永磁式同步电动机 思考题及习题 9.1 概述 同步电机是交流旋转电机中的一种，转子的转速始终与定子旋转磁场的转速（同步速）相同。 同步电机主要分为同步发电机、同步电动机、同步调相机。 现代电力工业中，无论是火力发电、水力发电、还是原子能发电，几乎全部采用同步发电机。 同步电动机主要用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，如大型水泵、空气压缩机、矿井通风机等。 同步调相机是空载运行的同步电动机，专门提供感性 无功功率，用来改善电网的功率因数，以提高电网的运行 经济性及电压的稳定性。 9.2 同步电动机的基本工作原理 同步电机的定子和异步电机的定子相同，即在定子铁心内圆均匀分布的槽内嵌放三相对称绕组，如图9-1所示，同步电机的结构原理图中只画出一相绕组。 同步电机的定子又称电枢，转子主要由磁极铁心与励磁绕组组成。当励磁绕组通以直流电流后，转子即建立恒定磁场。同步电机作为电动机运行，在定子绕组上通以三相交流电源，产生一个旋转速度为同步速n1的旋转磁场。 在转子绕组加上直流励磁，转子将在定子旋转磁场的带动下，带动负载沿定子磁场的方向以相同的转速旋转，转子的转速n与定子电源频率f、磁极对数p之间应满足 (9-1) 上式表明，同步电动机的转速与频率之间将保持严格不变的关系，当电源频率f不变时，转速恒为同步速，与负载大小无关。 这是同步电机和异步电机的基本差别之一。 我国电力系统的标准频率为50Hz，电机的磁极对数为整数，所以同步电动机的转速为一固定值。 当2p=2时，n为3000r／min； 当2p=4时，n为1500r／min； 当2p=6时，n为1000r／min ；依此类推。 假如转子以某种方法起动，并使转速接近n1，这时转子的磁场极性与定子旋转磁场极性之间异性对齐(定子S极与转子N0极对齐)。 根据磁极异性相吸原理，定转子磁场间就产生电磁转矩，促使转子跟旋转磁场一起同步转动，即n=n1，故称为同步电动机。 同步电动机实际运行时，由于空载总存在阻力，转子的磁极轴线总要滞后旋转磁场轴线一个很小角度δ，促使产生一个异性吸力（驱动性质的电磁转矩），如图9-2所示。 负载时，δ角增大，电网输入的电功率P1和相应的电磁功率PM增大，电磁转矩随之增大，电动机仍保持同步状态。 负载若超过同步异性吸力(电磁转矩)时，转子就无法正常运转。 9.3 同步电动机的结构与分类 同步电机可以按运行方式、结构型式和原动机的类别进行分类。 按运行方式，同步电机可分为发电机、电动机和调相机三类。 按结构型式，同步电机可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。 旋转电枢式应用在小容量电动机中；而旋转磁极式用于大容量电动机中，应用比较广泛。 旋转磁极式同步电机按磁极的形状，又可分为隐极式和凸极式两种类型，如图9-3所示。 隐极式气隙是均匀的，转子做成圆柱型。 凸极式气隙是不均匀的，极弧底下气隙较小，极间部分气隙较大。 按原动机类别，同步电机可分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。 汽轮发电机由于转速高，转子各部分受到的离心力很大，机械强度要求高，一般采用隐极式；转子细 而长，以减小线速度。如图9-6所示。用于火力发电厂和核电厂。 水轮发电机转速低、极数多，采用结构和制造上比较简单的凸极